13 Mart 2019 tarihinde yayınlanan “Physicists reverse time using quantum computer” haberi Türkçe kaynaklara da hızla taşındı, zira başlık oldukça ilgi çekici. Daha önce “Evren Aslında Yok mu” başlıklı yazımızda da ele aldığımız üzere, bilim haberciliği gerek Türkiye’de gerekse de yurt ışında ciddi problemleri olan bir alan. Bu kısmen bilim habercilerinin temel bilim kökenli olmayan geçmişlerinden, kısmen tık almanın içerikten önemli olmasından, kısmen de bilim insanlarının haber olabilmek adına yaptıkları işi abartmalarından veya yanlış lanse etmelerinden kaynaklanıyor. Bunların özellikle birincisi ve üçüncüsü bilim dünyasında aktif bir tartışma alanı.

Image for post
Sabine Hossenfelder’ın blogu için tıklayınız

Peki gerçekte ne yaptılar?

Arrow of Time and its Reversal on IBM Quantum Computer” başlıklı makaleyi açıp okuduğumuzda, yazarların gerçekten de zamanı geri döndürmek gibi terimler kullandıklarını görebiliyoruz, eğer fizik alanındaki zaman oku — entropi ilişkisini inceleyen bir araştırmacı değilseniz makalenin dili gerçekten yanıltıcı. Bu da aslında “bilimsel makaleler hangi okuyucular için yazılmalı” tartışmasının bir parçası. Bir fizikçi için aslında anlaşılması kolay olan bir özet fizik terimlerine alışkın olmayan birisi için “zamanın tersine akması” gibi algılanabiliyor.

Image for post
Makaleden bir figür

Aslında, makalenin daha ikinci sayfasında yer alan bu figürden de anlaşılabileceği üzere yazarların aslında yaptıkları (veya kurguladıkları diyelim) bir kuantum durumunu belirli bir süre geçmesine rağmen eski haline (ihtimaller dahilinde) geri döndürebilmek.

Kuantum mekaniği genel görelilikle birlikte çalışabilen bir kuram değil (çalışan bir kuantum kütleçekim kuramımız da henüz yok). Bu nedenle küçük parçacıkların davranışlarını bize tasvir eden Schrödinger denklemimiz zamanda iki yöne doğru da (ileri ve geri) çözülebiliyor, bunun önünde kuramsal bir engel yok. Kuantum mekaniğine göre kuantum durumların zamanda geriye doğru evrilmesinin önünde teorik bir engel de yok. Ancak, burası önemli, kuantum mekaniği genel görelilikle henüz uzlaştırılabilmiş bir kuram değil. Bu gerçekleştiği noktada zamanda geriye evrim meselesine teorik bir engelin gelip gelmeyeceğini bilmiyoruz (gelmemesi de mümkün, zamanı matematik kullanarak geriye sarmamızın kuramsal bir engeli olmaması fiziksel olarak gerçeklenebilmesini gerektirmiyor).

Zaman Yolculuğu mu Zamanda Yolculuk mu?

Image for post
Makaleden bir diğer figür

Makalede “General Time Reversal Algorithms” başlığı altında ele alınan zamanı geri çevirme algoritmalarının kuantum mantık kapıları bağlamında gösterimlerinin bir kısmını yukarıda görebilirsiniz. Burada dikkatimizi çekmesi gereken üç nokta var.

1- Zamanda geriye gitmek ile zamanda eski bir halinize gitmek kavramsal olarak çok farklı durumlar. Yani bir fiziksel durumun üç gün önceki haline dönmesi, fiziksel olarak üç gün önceye gitmenizle alakasız kavramlar. Siz üç gün önceki halinize döndünüz diye dünya üzerinde 72 saat geçmemiş olmayacak veya fiziksel olarak üç gün önceye bir şekilde dönebilseniz bile vücudunuz üç gün gençleşmeyecek.

2- Kuantum mantık kapısı gösterimlerine aşina olanlar direk fark edeceklerdir ki burada bir ölçüm gerçekleştirilmiyor. Dolayısıyla aslında sistemin bir bilgi işleme aracı olarak bize doğrudan bir faydası yok (dolaylı faydalarına bir sonraki kısımda değineceğiz). Yani bu algoritma ancak kuantum durumu bilgisayarın içinde işlemde kaldığı ve hiçbir şey veya hiç kimse tarafından gözlenemediği durumda mümkün.

3- Algoritmanın iki kübitte %85, üç kübitte %49 başarı oranı var. Nature’da 2017’de yayınlanan Berilyum Hidrür (BeH2) simülasyonunda bile altı kübitlik bir sistem kullanılmıştı, dolayısıyla mevcut verimliliğiyle zamanı geri çevirme algoritmaları pratik olarak işlevsiz gibi görünüyorlar. Üstüne üstlük bu algoritmalar elinizdeki kuantum duruma bağımlı, yani her bir farklı kuantum durumu zamanda döndürme işlemi için farklı mantık kapısı dağılımı tasarlamanız gerekiyor.

Bu çalışmanın ne önemi var?

Aslında bu algoritma önceki bir çalışmanın devamı niteliğinde ve şaşırtıcı değil ki onun da başlığı ayrı bir ilgi çekici; kuantum Maxwell ciniyle kübitten dışarı entropi ışınlamak (Quantum Maxwell’s demon ‘teleports’ entropy out of a qubit).

Image for post
@tsarcyanide/MIPT

Bu çalışma aslında önemli bir çalışma dizisinin parçası, çalışan kübitlerde oluşan entropiyi nasıl dışarı atarız üzerine yapılan bir araştırma, yani kübitlerimiz için nasıl bir entropi ‘buzdolabı’ mekanizması geliştirebiliriz!

Kuantum bilgisayarların çalışırken ürettikleri ısı (veya entropi diyebiliriz, teknik farkları olsa dahi bu yazı kapsamında önemsiz) sistemin çalışabilirliğine büyük bir tehdit. Kuantum bilgisayarlar ancak devasa soğutma sistemleriyle, evrende karadelikler hariç neredeyse en soğuk noktalarda (dış uzaydan kat kat daha soğuk) çalışabilen aletler. Bu bağlamda bilgisayım işlemlerinden kaynaklı oluşan ısının/entropinin bir şekilde sistemden uzaklaştırılması gerekiyor. Bu çalışma da işte tam buna yönelik bir mekanizma sunuyor ve entropiyi çalışan kübitimizden alıp başka bir kübite atabilmemize olanak sağlayan bir yöntem öneriyor.

İşte bu noktada zamanda geriye sarma algoritmaları büyük bir fayda sağlayabilirler. Çünkü çalışan kübitimizdeki entropiyi ‘ışınladığımız’ diğer kübit bizim için bir nevi entropi çöplüğü, ancak onu da tekrar entropi bağlamında soğutamazsak tekrar kullanamayız. Zamanı geri çevirme algoritmalarının aslında önerdiği, “biz bu ‘çöp’ kübitlerimizin üstünde uyguladığımız işlemleri zaten biliyoruz, e onları ölçmemize de gerek yok çünkü faydalı bir bilgi içermiyorlar, o zaman neden adımlarımızı geriye doğru atarak bu kübitlerimizi tekrar kullanılabilir bir hale sokmayalım ki” demek. Oldukça mantıklı ve başarılı bir çalışma olduğu aşikar, ancak zaman yolculuğuyla alakalı olmadığı da ortada.

Toparlarsak

Başlıktaki soruya bir cevap vermedik, çünkü böylesi bir soru başlı başına “zaman nedir, yolculuk nedir, kuantum bilgisayardan kastımız nedir” gibi devasa başka kavramsal tartışmaları gerektiren ve bu tartışmaları gerçekleştirebilsek dahi elimizdeki kuramsal çerçeveden yanıtı olmayan bir soru. Bu nedenle de böylesi büyük ve zor sorulara evet ya da hayır cevabını içeren bir başlıkla karşılaştığımızda hepimizin şüpheci yaklaşması gerekmekte. Eskinin Hürriyet arka sayfa haberleri gibi “ölümsüzlük bulundu”, “zamanda yolculuk yapıldı”, “sonsuz enerji üretildi” şeklinde bilimsel çalışmaların popülerleştirilmesinin bilimsel sürecin zorluklarını ve inceliklerini göz ardı eden, çıktıyı magazinleştirmek adına bilimi heba eden yaklaşımlar olduklarını fark edip bu kaynaklardan koşarak kaçmakta fayda var.

Günün birinde zamanda yolculuk yapabilir miyiz veya bir kuantum bilgisayarın içine kıvrılıp kendimizi izole edip binlerce yıl orada yaşlanmadan varlığımızı sürdürebilir miyiz, bunlar henüz ve görülebilir gelecekte bilim kurgu alanının konuları olmaya devam edeceğe benziyorlar. Yine de bu çalışmaları takip etmek, dünyadan ve bilimsel alandaki gelişmelerden haberdar olmak önemli.

Bu yazı orijinal olarak Düzensiz.org üzerinde yayınlanmıştır.

Bu içeriği paylaş
Zeki Seskir

Bunları da beğenebilirsiniz

Kuantum Bilişim

Kuantum Kriptografi

Güvenli veri aktarımına olanak veren geleneksel kriptografi yöntemleri, simetrik ve asimetrik olarak sınıflandırılmaktadır. ...

Yorum Yap

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir